KR20160014028A - 서지 보호 디바이스, 그 제조방법 및 그것을 포함하는 전자부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹스 기재(1)와, 상기 세라믹스 기재(1)의 표면에 선단부가 간격을 두고 서로 대향하도록 배치된 적어도 한 쌍의 방전전극(31)과, 상기 방전전극(31) 각각에 전기적으로 접속된 외부전극(32)과, 한 쌍의 상기 방전전극(31)의 선단부 사이에 배치된 방전 보조전극(4)을 포함하는 서지 보호 디바이스로서, 상기 방전 보조전극(4)은 결정화 유리, 및, 상기 결정화 유리중에 서로 이간한 상태로 분산된 도체 분말(40)을 함유하는 것을 특징으로 하는 서지 보호 디바이스이다.

Description

서지 보호 디바이스, 그 제조방법 및 그것을 포함하는 전자부품{SURGE PROTECTION DEVICE, MANUFACTURING METHOD THEREFOR, AND ELECTRONIC COMPONENT INCLUDING SAME}

본 발명은 서지 보호 디바이스, 그 제조방법 및 그것을 포함하는 전자부품에 관한 것이다.

ESD(Electro-Static Discharge; 정전기 방전)란, 대전한 도전성 물체(인체 등)가 다른 도전성 물체(전자기기 등)에 접촉, 혹은 충분히 접근했을 때에, 심한 방전이 발생하는 현상이다. ESD에 의해 전자기기의 손상이나 오작동 등의 문제가 발생한다. 이것을 막기 위해서는 방전 시에 발생하는 과대한 전압이 전자기기의 회로에 겹치지 않도록 할 필요가 있다. 이러한 용도에 사용되는 것이 서지 보호 디바이스이며, 서지 흡수 소자나 서지 흡수체라고도 불린다.

서지 보호 디바이스는 예를 들면, 회로의 신호 선로와 그라운드(접지) 사이에 배치한다. 서지 보호 디바이스는 한 쌍의 방전전극을 이간해서 대향시킨 구조이므로, 통상의 사용 상태에서는 높은 저항을 가지고 있어서, 신호가 그라운드측에 흐를 일은 없다. 이에 대해, 예를 들면 휴대전화 등의 안테나로부터 정전기가 가해지는 경우와 같이, 과대한 전압이 가해지면, 서지 보호 디바이스의 방전전극 사이에서 방전이 일어나고, 정전기를 그라운드측으로 이끌 수 있다. 이에 의해, 서지 보호 디바이스보다도 후단의 회로에는 정전기에 의한 전압이 인가되지 않고, 회로를 보호할 수 있다.

예를 들면, 도 1에 나타내는 서지 보호 디바이스는 세라믹스 기재(1)의 적층체의 내부에 공동부(2)를 가지고, 공동부(2)의 내주면(內周面)에 방전 보조전극(4)을 가지고, 방전 보조전극(4)에 접하는 한 쌍의 방전전극(31)과, 세라믹스 기재(1)의 표면에 형성되어 방전전극(31)에 접속된 외부전극(32)을 포함하고 있다.

이러한 서지 보호 디바이스는 예를 들면, 특허문헌 1(국제공개 제2008/146514호), 특허문헌 2(일본국 공개특허공보 2010-129320호)에 개시되어 있고, 방전전극(4) 사이에서 절연 파괴를 일으키는 전압이 인가되면, 공동부(2) 내에 있어서 방전전극(4) 사이에서 방전이 일어나고, 그 방전에 의해 과잉한 전압을 그라운드로 이끌어서 후단의 회로를 보호할 수 있다.

국제공개 제2008/146514호 일본국 공개특허공보 2010-129320호

종래의 방전 보조전극에서는, 도체 분말(conductive powder)의 세라믹스 기재에 대한 고착력이 약하고, ESD의 충격에 의해 도체 분말이 비산하거나 융해하거나 하여, 서지 보호 특성(방전 특성)이 안정되지 않았다.

유리를 배합한 세라믹스 기재의 소정 부분에 도체 분말을 포함하는 페이스트를 인쇄하고, 유리의 연화점 및 결정화 온도 이상까지 가열함으로써 유리가 연결의 역할을 다하고, 도체 분말의 세라믹스 기재에 대한 고착력은 향상한다. 그러나 결정화 온도가 도체 분말의 소결 온도 이상인 유리를 이용한 경우, 유리중에 도체성분이 확산되거나, 도체 분말의 소결에 따른 네킹(necking)(도체 분말끼리의 부분적 접합)을 촉진하기 때문에 서지 보호 디바이스로서의 신뢰성이 저하된다.

본 발명은 상기 과제에 비추어 보아 이루어진 것이며, 안정적으로 ESD 등의 서지로부터 전자부품 등을 보호할 수 있는 신뢰성이 높은 서지 보호 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 세라믹스 기재와,

상기 세라믹스 기재의 표면에 선단부가 간격을 두고 서로 대향하도록 배치된 적어도 한 쌍의 방전전극과,

상기 방전전극의 각각에 전기적으로 접속된 외부전극과,

한 쌍의 상기 방전전극의 선단부 사이에 배치된 방전 보조전극을 포함하는 서지 보호 디바이스로서,

상기 방전 보조전극은 결정화 유리, 및, 상기 결정화 유리중에 서로 이간한 상태로 분산된 도체 분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 서지 보호 디바이스이다.

상기 방전 보조전극 내에 상기 결정화 유리를 0.1~90vol% 함유하는 것이 바람직하다.

상기 결정화 유리는 Li, Ba, Sr, Ca 및 Ti로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 것이 바람직하다.

상기의 서지 보호 디바이스는,

적층된 복수의 상기 세라믹스 기재를 포함하고,

인접하는 상기 세라믹스 기재 사이의 일부에 공동부가 마련되어 있으며,

상기 방전전극의 선단이 상기 공동부 내에 노출하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기의 서지 보호 디바이스의 제조방법으로서,

도체 분말과, 상기 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 연화 및 결정화해서 상기 결정화 유리가 되는 성분으로 이루어지는 유리 원료를 포함하는 혼합물을, 상기 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 소성함으로써 상기 방전 보조전극을 형성하는 공정을 포함하는 서지 보호 디바이스의 제조방법에도 관한 것이다.

상기 세라믹 기재의 소결 온도가 상기 도체 분말의 소결 개시온도보다도 높을 경우, 상기 혼합물을 상기 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 소성한 후에, 더욱 상기 도체 분말의 소결 개시온도 이상의 온도로 소성하는 것이 바람직하다.

상기 도체 분말 및 상기 유리 원료의 총량에 대하여, 상기 유리 원료의 비율이 0.1~90vol%인 것이 바람직하다.

상기 유리 원료는 Li, Ba, Sr, Ca 및 Ti로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기의 서지 보호 디바이스를 포함하는 전자부품에도 관계한다.

본 발명에 의하면, 안정적으로 ESD 등의 서지로부터 전자부품 등을 보호할 수 있는 신뢰성이 높은 서지 보호 디바이스를 제공할 수 있다.

도 1은 서지 보호 디바이스의 장치 구성을 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 2는 서지 보호 디바이스의 방전 보조전극의 형성 과정을 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 3은 실시형태 2의 서지 보호 디바이스의 장치 구성을 설명하기 위한 단면 개략도이다.

<서지 보호 디바이스>

본 발명의 서지 보호 디바이스는,

세라믹스 기재와,

상기 세라믹스 기재의 표면에 선단부가 간격을 두고 서로 대향하도록 배치된 적어도 한 쌍의 방전전극과,

상기 방전전극의 각각에 전기적으로 접속된 외부전극과,

한 쌍의 상기 방전전극의 선단부 사이에 배치된 방전 보조전극을 포함한다.

"세라믹스 기재"란, 전자부품 등에 사용되는 세라믹스 재료로 이루어지는 부재이며, 예를 들면, 세라믹스 재료로 이루어지는 판상(板狀)의 부재(기판)이다. 세라믹스 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만 예를 들면, Fe, Zn 및 Cu를 주성분으로 하는 세라믹스 재료나, Ba, Al 및 Si를 주성분으로 하는 세라믹스 재료(BAS), 포스테라이트에 유리를 첨가한 것, CaZrO3에 유리를 첨가한 것, BaTiO3을 들 수 있다. 방전전극이나 외부전극 등과 동시 소성할 수 있도록 비교적 저온, 예를 들면, 1050℃ 이하로 소성 가능한 LTCC(저온 소성 세라믹스: Low Temperature Co-fired Ceramics)를 이용하는 것이 바람직하다. LTCC로서는 예를 들면, BAS나 페라이트, 알루미나와 붕규산계 유리를 혼합한 유리 세라믹스 등을 들 수 있다.

"방전전극"은 ESD 등의 서지가 발생했을 때에, 한 쌍의 방전전극 사이에 방전을 발생시키기 위한 전극이다. 서지가 발생했을 때 이외에는 방전전극 사이는 전기적으로 차단되어 있다.

"외부전극"은 방전전극과 외부와의 전기적인 접속을 실시하기 위한 전극이다. 이 때문에 외부전극은 통상, 방전전극의 각각에 전기적으로 접속되어, 그 적어도 일부가 세라믹스 기재로부터 구성되는 단층 또는 다층기판의 표면에 노출하도록 형성된다.

방전전극 및 외부전극의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, Ag, Cu, Pd, Pt, Al, Ni, W, Au, Sn 또는, 이들의 조합을 포함하는 재료를 들 수 있다. 바람직하게는 Ag, Cu, Ni, Sn이다.

"방전 보조전극"이란, 대향하는 한 쌍의 방전전극 사이의 방전을 유도하기 위한 부재이며, 결정화 유리, 및, 상기 결정화 유리중에 서로 이간한 상태로 분산된 도체 분말을 함유한다. 예를 들면, 후술한 방전 보조전극의 구성 원료(도체 분말과 유리 원료를 포함하는 혼합물)을 소성함으로써 얻어지는 구성 부분이다.

"도체 분말"이란, 도체 재료로 이루어지는 분체이다. 도체 재료로서는 Ag, Cu, Pd, Pt, Al, Ni, W, Sn 또는, 이들의 조합을 포함하는 재료를 들 수 있고, 바람직하게는 Ag, Cu, Al이다. 서지가 발생했을 때 이외의 방전전극 사이의 전기적 차단성을 향상시키는 관점으로부터는, 도체 재료로 이루어지는 코어와, 그 표면의 적어도 일부를 덮는 코어와 동종 또는 이종의 도체 재료의 산화물이나 세라믹 성분 등으로 이루어지는 코팅층을 가지는 코팅된 분체를 이용하는 것이 바람직하다.

"결정화 유리"란, 유리중의 일부에 결정 입자를 포함하는 것이다. 후술하는 바와 같이, 결정화 유리는 통상, 유리를 가열(소성)함으로써 연화시킨 후, 연화된 유리의 일부에 결정이 석출함으로써 얻어지는 것이다.

서지 보호 디바이스(최종 제품)의 방전 보조전극중에 포함되는 결정화 유리의 비율은, 바람직하게는 0.1~90vol%이며, 보다 바람직하게는 5~80vol%이다. 0.1~90vol%의 범위에 있어서 서지 보호 기능이 얻어지고, 5~80vol%의 범위에 있어서 더욱 바람직한 서지 보호 기능이 얻어진다. 유리의 양이 지나치게 적으면 방전 보조전극 내에서의 도체 분말의 고착 효과가 얻어지지 않고, 지나치게 많으면 도체 분말이 허술한 상태가 되어 양호한 서지 보호 기능을 얻을 수 없다.

결정화 유리의 조성은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, Si-Li-Ba-Sr-Ca-Ti-Al계 등을 들 수 있고, Li, Ba, Sr, Ca 및 Ti로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 것이 바람직하다.

<서지 보호 디바이스의 제조방법>

상기 서지 보호 디바이스의 제조방법은 기본적으로, 도체 분말과 유리 원료를 포함하는 혼합물(방전 보조전극의 구성 원료)을, 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 소성함으로써 방전 보조전극을 형성하는 공정을 포함한다.

한편, 세라믹 기재의 소결온도가 상기 도체 분말의 소결 개시온도보다도 높을 경우, 도체 분말과 유리 원료를 포함하는 혼합물을 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 소성한 후, 더욱 도체 분말의 소결 개시온도 이상의 온도로 소성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 세라믹 기재가 소결하고, 기계적 강도가 향상하기 때문이다.

"유리 원료"는 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 연화 및 결정화해서 결정화 유리가 되는 성분으로 이루어진다. 유리 원료의 연화점(예를 들면, 시차열분석법에 의해 측정한 연화점) 및 결정화 개시온도(예를 들면, 시차열분석법에 의해 측정한 결정화 개시온도)는, 방전 보조전극의 재료로서 이용하는 도체 분말의 소결 개시온도(예를 들면, 열기계분석법에 의해 측정한 소결 개시온도) 미만인 것이 바람직하고, 소결 개시온도보다 50℃ 이상 낮은 것이 보다 바람직하다.

유리 원료로서는 예를 들면, 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 연화 및 결정화하는 유리를 들 수 있다. 이러한 유리는 Li, Ba, Sr, Ca 및 Ti로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, Si, Li, Ba, Sr, Ca, Ti 및 Al을 주성분으로 하는 유리를 들 수 있다. 그 이외에도, Pb나 Bi, B, Zn, Sn, 각종 알칼리 금속, 각종 알칼리 토류 금속, 각종 천이 금속 등의 원소를 포함하는 유리나, 그들의 유리의 혼합물을 이용해도 된다. 유리 원료가 되는 유리는 예를 들면, 유리 프릿 등의 유리 분말의 형태로 사용된다.

또한, 유리 원료에는 유리의 분말 등 뿐만아니라, 소성중에 유리 전이하고, 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 연화 및 결정화해서 유리가 되는 성분도 포함된다. 유리 원료가 되는 성분으로서는, 예를 들면, 상술한 유리중에 포함되는 각 원소의 산화물(Si의 산화물인 실리카 등)을 들 수 있다. 한편, 방전 보조전극을 형성하는 부분에 각 성분의 혼합 분말을 첨가해도 되고, 각 성분의 분말을 개별로 첨가해도 된다.

도체 분말으로서는, 상술한 도체 분말과 동일한 것을 이용할 수 있다.

도체 분말 및 유리 원료의 총량에 대한 유리 원료의 비율은, 바람직하게는 0.1~90vol%이며, 보다 바람직하게는 5~80vol%이다. 0.1~90vol%의 범위에 있어서, 서지 보호 기능이 얻어지고, 5~80vol%의 범위에 있어서 더욱 바람직한 서지 보호 기능이 얻어진다. 유리의 양이 지나치게 적으면 방전 보조전극 내에서의 도체 분말의 고착 효과가 얻어지지 않고, 지나치게 많으면 도체 분말이 허술한 상태가 되어 양호한 서지 보호 기능을 얻을 수 없다.

이하, 본 발명의 서지 보호 디바이스의 방전 보조전극의 형성 과정에 대해서, 도 2을 참조해서 설명한다.

도 2 (a)는 도체 분말(40)과, 유리 프릿(50)을 포함하는 혼합물의 소성 전의 상태를 나타낸다. 도 2 (a)에 나타내는 것과 같이, 소성 전은 도체 분말(40)끼리가 접촉하고 있는 경우가 있다.

도 2 (a)에 표시되는 상태의 혼합물은, 소성 시의 가열에 의해, 우선, (도체 분말(40)의 소결 개시온도보다도 낮은 온도임)유리의 연화점(예를 들면, 시차열분석법에 의해 측정되는 연화점)까지 온도가 상승하면, 유리 프릿(50)이 연화되고, 도체 분말(40)의 사이에 들어간다. 이에 의해, 도체 분말(40)은 서로 이간한 상태로 유리(51)중에 분산된 상태가 된다(도 2 (b)).

게다가 온도가 상승하고,(도체 분말(40)의 소결 개시온도보다도 낮은 온도임) 유리(51)의 결정화 개시온도(예를 들면, 시차열분석법에 의해 측정되는 결정화 개시온도)까지 달하면, 도 2 (c)에 나타내는 바와 같이 유리의 결정화가 시작되고, 유리중에 결정(52)이 석출하고, 유리(결정화 유리)는 유동성을 잃어 경화한다. 한편, 여기서는 일단, 결정의 핵 생성 속도가 최대가 되는 온도로 유지한 후, 결정 성장 속도가 최대가 되는 온도까지 가열하는 것이 바람직하다.

그 후, 더욱 가열을 계속하고, 도체 분말(40)의 소결 개시온도(예를 들면, 열기계분석법에 의해 측정되는 소결 개시온도) 이상의 온도로 소성함으로써 도 2 (d)에 나타내는 바와 같이, 도체 분말(40)이 소결한 도체 분말(41)이 된다. 이때, 도체 분말(40, 41)의 주변은 경화한 결정화 유리에 덮여 있기 때문에, 도체 분말의 확산이나 네킹이 일어날 일이 없다. 이렇게 하여, 결정화 유리, 및, 상기 결정화 유리중에 서로 이간한 상태로 분산된 도체 분말을 함유하는 방전 보조전극이 형성된다.

한편, 통상은 소성 공정의 마지막에 세라믹스의 소결이 실시되고, 이에 의해, 서지 보호 디바이스의 최종 제품을 얻을 수 있다.

또한, 소성은 통상의 세라믹스 다층기판의 소성과 동일하게 대기 분위기중에서 실시되어도 되고, 내환원성의 세라믹스 재료나 산화하기 쉬운 전극 재료의 경우에는 N2 분위기에서 실시해도 된다. 또한, 소성에 사용하는 칼집은, 밀폐된 칼집이여도 되고, 개방된 칼집이여도 된다.

이하, 본 발명의 서지 보호 디바이스 장치 구성의 실시형태에 대해서, 도면을 참조해서 설명한다. 한편, 본 발명의 도면에 있어서, 동일한 참조 부호는 동일부분 또는 상당 부분을 나타내는 것이다. 또한, 길이, 폭, 두께, 깊이 등의 치수관계는 도면의 명료화와 간략화를 위해 적절히 변경되어 있고, 실제의 치수관계를 나타내는 것이 아니다.

<실시형태 1>

본 실시형태의 서지 보호 디바이스에서는, 복수의 세라믹스 기재의 적층체에 의해 구성되는 세라믹스 다층기판의 내부(인접하는 세라믹스 기재 사이의 일부)에 공동부가 마련되어 있고, 방전전극의 선단이 상기 공동부 내에 노출되어 있다. 도 1을 참조하여 본 실시형태의 서지 보호 디바이스는 구체적으로는, 세라믹스 기재(1)의 적층체의 내부(인접하는 세라믹스 기재(1)의 사이의 일부)에 공동부(2)를 가지고, 공동부(2)의 내주면에 방전 보조전극(4)을 가지고, 방전 보조전극(4)에 접하는 한 쌍의 방전전극(31)과, 세라믹스 기재(1)의 표면에 형성된 외부전극(32), 방전전극(31)에 접속된 외부전극(32)을 포함하고 있다.

이러한 공동부를 마련함으로써 공동부내에서의 방전 보조전극의 표면을 따라 방전(연면 방전)이 일어나고, ESD 등의 서지 발생에 대한 응답성이 향상한다. 또한, 공동부를 마련하지 않고 세라믹스 다층기판의 내부에서의 방전 보조전극을 따라 방전(내부 방전)을 실시한 경우에는, 부하가 도체 분말에 집중하고, 도체 분말의 구조가 파괴되어, 도체 분말끼리가 결합하거나 함으로써 방전 보조전극을 통해서 쇼트가 발생할 우려가 있지만, 공동부를 마련함으로써 공동부내의 기중 방전에 의해 도체 분말에 걸리는 부하가 경감되어, 서지 보호 특성(방전 특성)이 안정화된다.

공동부(2)의 형성 방법으로서는, 예를 들면, 수지 페이스트를 방전 보조전극 및 방전전극을 형성하기 위한 원료 페이스트가 도포된 세라믹스 기재의 표면상의 소정의 범위에 도포하고, 더욱 세라믹스 기재를 적층한다. 이에 의해, 소성 시에 수지 페이스트가 소실하고, 인접하는 세라믹스 기재 사이에 공동부가 형성된다. 한편, 수지 페이스트 대신에, 예를 들면, 카본 등의 소성으로 소실하는 재료를 이용해도 된다. 또한, 수지 페이스트 등을 인쇄 등에 의해 도포하는 대신에, 수지 필름 등을 세라믹스 기재상의 소정의 위치에 붙힘으로써 소성 시에 공동부가 형성되도록 해도 된다.

<실시형태 2>

본 실시형태의 서지 보호 디바이스에서는, 단층의 세라믹스 기재의 한쪽 주면상에 방전전극이나 방전 보조전극이 형성되어 있다. 구체적으로는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 세라믹스 기재(1)와 세라믹스 기재(1)의 표면에 형성된 선단부가 간격을 두고 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 방전전극(31)을 포함하고, 한 쌍의 방전전극(31) 사이에 배치된 방전 보조전극(4)을 포함하고 있다. 또한, 세라믹스 기재(1)의 양단부에는 방전전극(31)의 각각에 전기적으로 접속된 외부전극(32)을 포함하고 있다.

이러한 본 실시형태의 서지 보호 디바이스는, 실시형태 1과 같이 공동부를 마련하지 않아도 표면에 노출한 부분에 있어서 방전전극 사이에 서지 발생 시의 방전이 일어나도록 되어 있다. 이러한 서지 보호 디바이스에 있어서도, 결정화 유리, 및, 상기 결정화 유리중에 서로 이간한 상태로 분산된 도체 분말을 함유하는 방전 보조전극에 의해, 상술한 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

실시예

(실시예 1)

(1) 세라믹스 기재, 전극 재료의 준비

세라믹스 기재의 재료로서는 Fe, Zn 및 Cu를 주성분으로 하는 세라믹스 재료를 이용했다. 각 소재 소정의 조성(Fe:Zn:Cu=7:2:1)이 되도록 조합, 혼합하고, 800~1000℃로 가소했다. 얻어진 가소 분말을 지르코니아 보올 밀(ball mill)로 12시간 분쇄하여 세라믹스 분말을 얻었다. 이 세라믹스 분말에 톨루엔, 에키넨(ekinen) 등의 유기용매를 첨가하여 혼합했다. 더욱 바인더, 가소제를 첨가하여 혼합해서 슬러리를 얻었다. 이렇게 하여 얻어진 슬러리를 닥터 블레이드법에 의해 성형하고, 두께 50㎛의 세라믹스 그린시트를 얻었다.

또한, 방전전극을 형성하기 위한 전극 페이스트를 제작했다. 평균 입경 약 2㎛의 Ag 분말 80wt%이 에틸셀룰로오스 등으로 이루어지는 바인더 수지에 용제를 첨가하여, 3본 롤 밀(a three-roll mill)로 교반, 혼합함으로써 전극 페이스트를 얻는다. 한편, 본 명세서에 있어서 평균 입경이란, 마이크로 트럭에 의한 입도 분포 측정으로부터 요구한 중심 입경(D50)을 의미한다.

또한, 방전 보조전극을 형성하기 위한 혼합 페이스트를 조제했다. 우선, 평균 입경 약 2㎛의 Al2O3으로 피복된 Ag 분말(코트 Ag 분말)과, 평균 입경 약 1㎛의 Si, Li, Ba, Sr, Ca, Ti, Al을 주성분으로 하는 유리 분말(시차열분석법으로 측정한 연화점은 560℃, 시차열분석법으로 측정한 결정화 개시온도는 590℃)을 소정의 비율로 조합했다. 바인더 수지와 용제를 첨가하여 3본 롤로 교반, 혼합함으로써 방전 보조전극을 형성하기 위한 혼합 페이스트를 얻었다. 여기서, 혼합 페이스트중에 있어서, 바인더 수지와 용제의 합계 비율을 20wt%로 하여, 코트 Ag 분말과 유리 분말의 합계 비율을 80wt%로 했다.

한편, 열기계분석법으로 측정된 코트 Ag 분말의 소결 개시온도는 730℃였다.

공동부를 형성하는 수지 페이스트도 동일한 방법으로 제작한다. 수지 페이스트는 수지와 용제만으로 이루어진다. 수지 재료에는 소성 시에 분해, 소실하는 수지를 이용한다. 예를 들면, PET, 폴리프로필렌, 아크릴 수지 등이다.

(2) 스크린 인쇄에 의한 방전전극, 방전 보조전극, 수지 페이스트의 도포

우선, 세라믹스 그린시트의 한쪽 주면상의 중앙부에 소정의 길이의 방전 보조전극의 원료 페이스트를 도포한다. 그 위에, 방전 갭이 되는 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 방전전극이 형성되어, 양쪽의 방전전극의 선단부가 그 밑의 방전 보조전극과 부분적으로 접촉하도록 방전전극의 원료 페이스트를 도포한다. 방전전극의 폭이 100㎛, 방전 갭 폭(대향하는 방전전극의 선단부의 간격)이 30㎛이 되도록 도포하는 범위를 조정했다. 게다가, 그 위의 방전 보조전극과 동일한 정도의 크기의 공동부가 형성되는 것과 같은 소정의 범위에 수지 페이스트를 도포했다.

(3) 적층, 압착

통상의 세라믹스 다층기판과 동일하게 세라믹스 그린시트(세라믹스 기재)를 적층하여 압착한다. 적층체의 두께는 0.3㎜이며, 그 중앙에 방전전극의 대향부, 공동부가 배치되도록 적층했다.

(4) 컷트

LC 필터와 같은 칩 타입의 전자부품과 동일하게 마이크로 커터로 자르고, 각 칩에 나눈다. 여기서는 1.0㎜×0.5㎜가 되도록 잘랐다.

(5) 소성

통상의 세라믹스 다층기판과 동일하게 대기 분위기중에서 소성했다.

(6) 외부전극 도포, 베이킹

소성 후, 단면에 전극 페이스트를 도포하고, 베이킹함으로써 외부전극을 형성한다.

(7) 도금

LC 필터와 같은 칩 타입의 전자부품과 동일하게 외부전극상에 전해 Ni-Sn 도금을 실시한다.

이상과 같이 하여, 도 2 (d)에 나타내는 것과 같은 구성을 가지는 방전 보조전극을 포함한 서지 보호 디바이스를 제조했다.

(비교예 1)

비교예 1로서, 실시예 1의 "(1) 세라믹스 재료, 전극 재료의 준비"에 있어서, "평균 입경 약 1㎛의 Si, Li, Ba, Sr, Ca, Ti, Al을 중심으로 한 저연화점의 결정화 유리 분말"을 "평균 입경 약 1㎛의 Si, Al, B을 중심으로 한 고연화점의 유리 분말"로 변경한 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 서지 보호 디바이스를 제조했다. 한편, 평균 입경 약 1㎛의 Si, Al, B을 중심으로 한 고연화점의 유리 분말의 연화점(시차열분석법으로 측정)은 820℃이다.

(시험예 1)

실시예 1 및 비교예 1에서 얻은 서지 보호 디바이스에 대해서, 서지의 일종인 ESD에 대한 보호 성능 시험을 실시했다. 구체적으로는, 실시예 1 및 비교예 1의 각각에 대해서 30개의 서지 보호 디바이스를 준비하고, 그들의 각각에 대하여 ESD인가를 100회씩 실시하여 피크 전압을 측정했다. 한편, ESD 인가란, 구체적으로는 정전기 방전 이뮤니티 시험(레벨 4)이며, IEC61000-4-2에서 정해진 방법으로 실시했다. 실시예 1과 비교예 1의 각각에 대해서, ESD의 총 인가 횟수는 3000회이며, 3000회의 피크 전압 측정값의 평균치(Ave) 및 표준편차(σ)를 구했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1에 나타내는 것과 같이, 실시예 1의 서지 보호 디바이스에 있어서는, 비교예 1보다도 σ가 유의하게 작아져 있다. 따라서 본 발명의 서지 보호 디바이스는 ESD 인가를 반복했을 때의 피크 전압의 편차를 억제할 수 있어서, ESD (서지) 보호 특성이 안정한 신뢰성이 높은 것을 알 수 있다.

1: 세라믹스 기재
2: 공동부
31: 방전전극
32: 외부전극
4: 방전 보조전극
40: 도체 분말
41: 소결한 도체 분말
50: 유리 프릿
51: 유리
52: 결정

Claims (9)

1. 세라믹스 기재와,
   상기 세라믹스 기재의 표면에 선단부가 간격을 두고 서로 대향하도록 배치된 적어도 한 쌍의 방전전극과,
   상기 방전전극의 각각에 전기적으로 접속된 외부전극과,
   한 쌍의 상기 방전전극의 선단부 사이에 배치된 방전 보조전극을 포함하는 서지 보호 디바이스로서,
   상기 방전 보조전극은 결정화 유리, 및, 상기 결정화 유리중에 서로 이간한 상태로 분산된 도체 분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 서지 보호 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방전 보조전극내에 상기 결정화 유리를 0.1~90vol% 함유하는 서지 보호 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 결정화 유리는 Li, Ba, Sr, Ca 및 Ti로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 서지 보호 디바이스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   적층된 복수의 상기 세라믹스 기재를 포함하고,
   인접하는 상기 세라믹스 기재 사이의 일부에 공동부가 마련되어 있고,
   상기 방전전극의 선단이 상기 공동부내에 노출하고 있는 서지 보호 디바이스.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 서지 보호 디바이스의 제조방법으로서,
   도체 분말과, 상기 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 연화 및 결정화해서 상기 결정화 유리가 되는 성분으로 이루어지는 유리 원료를 포함하는 혼합물을, 상기 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 소성함으로써 상기 방전 보조전극을 형성하는 공정을 포함하는 서지 보호 디바이스의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 혼합물을 상기 도체 분말의 소결 개시온도보다도 낮은 온도로 소성한 후에, 더욱 상기 도체 분말의 소결 개시온도 이상의 온도로 소성하는 서지 보호 디바이스의 제조방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 도체 분말 및 상기 유리 원료의 총량에 대하여, 상기 유리 원료의 비율이 0.1~90vol%인 서지 보호 디바이스의 제조방법.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유리 원료는 Li, Ba, Sr, Ca 및 Ti로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 서지 보호 디바이스의 제조방법.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 서지 보호 디바이스를 포함하는 전자부품.

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